Примеры решения задач по физике

ТОЭ Компьютерный монтаж Основы Flash Corel DRAW А Вы бы хотели попробовать виртуальные очки VR BOX 2 как одни из самых надежных? Учебник по схемотехнике Законы Кирхгофа P-CAD Autodesk Mechanical Desktop Электротехника Атомная физика Графический пакет OrCAD Теория множеств Оптическая физика Дифференциалы Интегралы Магнитные свойства Зонная теория Квантовая статистика Квантовая физика Магнитное поле Электростатика Геометрическая оптика Основы теории относительности Волновая функция Главную
Математика
Элементы теории множеств
Интегральное исчисление
Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных
Двойной интеграл в полярных координатах
Геометрический смысл дифференциала
Дифференциальное исчисление
История искусства
РОМАНСКИЙ СТИЛЬ
ХУДОЖЕСТВЕННАЯ ПРАКТИКА
КЛАССИЦИЗМА
Художественная роспись тканей
Графические пакеты
Сопромат
Машиностроительное черчение
Начертательная геометрия
Поверхности вращения
Аксонометрические проекции
Методы преобразования
комплексного чертежа
Обобщенные позиционные задачи
Способы сечений
Компьютерная графика
Создание проекта в OrCAD
Редактирование принципиальных схем
Моделирование схем
Вспомогательные программы
Проектирование печатных плат
Автоматизация проектирования
Учебник Autodesk
Mechanical Desktop
Компьютерный монтаж
Редактирование текста
Графический редактор
Corel DRAW
Примеры Разное
Проектирование многослойных
печатных плат P-CAD

Кинематика материальной точки

Законы Ньютона

Импульс

Работа Кинетическая энергия

Движение материальной точки в стационарных потенциальных полях Закон сохранения энергии

Момент импульса системы материальных точек Уравнения моментов

Динамика твердого тела

Движение тел в неинерциальных системах отчета Силы инерции

Колебания

Задачи контрольной работы

Примеры решения задач.

Молекулярная физика и термодинамика

Электростатика и постоянный ток

Волновая оптика

Физика атома и основы физики ядра

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Напряженность поля – его силовая характеристика. Она равна отношению силы, действующей в данной точке поля на точечный заряд, к этому заряду:

  или .

Напряженность поля измеряется в Н/Кл или В/м. Напряженность поля – вектор, направление которого совпадает с направлением силы, действующей в данной точке поля на положительный точечный заряд.

Потенциал поля – его энергетическая характеристика. Он равен отношению работы по перемещению заряда из бесконечности в данную точку поля к этому заряду :

  или .

Потенциал поля измеряется в Дж/Кл или В. Потенциал – скалярная величина.

Разность потенциалов – величина, равная отношению работы по перемещению заряда из одной точки поля в другую, к заряду:

.

Связь между напряженностью поля и потенциалом выражается соотношением:

,

т.е. напряженность поля численно равна разности потенциалов, приходящейся на единицу длины, взятой вдоль силовой линии поля.

Электроемкостью конденсатора называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q к разности потенциалов между его обкладками U:

.

В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф): 1 Ф = 1 Кл/В.

Электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними:

.

Здесь ε0 – электрическая постоянная, ε – диэлектрическая проницаемость среды.

При параллельном соединении конденсаторов их электроемкости складываются:

.

При последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей:

.

Энергия заряженного конденсатора определяется выражением:

.

Электрический диполь – система, состоящая из двух равных по величине и противоположных по знаку электрических зарядов, находящихся на определенном расстоянии r друг от друга, называемом плечом диполя.

Дипольный момент р – величина, численно равная произведению заряда диполя q на его плечо: p = q r.

Напряженность поля вдоль оси электрического диполя определяется выражением

,

где р – дипольный момент, r – расстояние от центра диполя до рассматриваемой точки, ε0 = 8,85∙10-12 Ф/м – электрическая постоянная.

Напряженность поля, создаваемого электрическим диполем на направлении, перпендикулярном его оси на расстоянии r от его центра, определяется выражением

.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

№ 1.1.1.

При работе аппарата для франклинизации ежесекундно в 1 см3 воздуха образуется n = 500000 легких аэроионов. Определить работу ионизации, необходимую для создания в V = 225 см3 воздуха такого же количества аэроионов за время лечебного сеанса (t = 15 мин). Потенциал ионизации молекул воздуха считать равным φ = 13,54 В. Условно принять воздух однородным газом.

Решение

В соответствии с определением

, (1)

где  – потенциал ионизации, e – заряд электрона, А – работа ионизации, N – количество электронов. Далее,

  (2)

Подставляя (2) в (1) и используя численные значения, получим:

  Дж.

№ 1.1.2.

При лечении электростатическим душем на электродах электрической машины приложена разность потенциалов Δφ = 100 кВ. Определить, какой заряд q проходит между электродами за время одной процедуры лечения, если известно, что силы электрического поля при этом совершают работу A = 1800 Дж.

Решение

По определению

Выражая q и подставляя численные значения, получим:

№ 1.1.3.

В основе электрокардиографии лежат дипольные представления о сердце, в соответствии с которыми сердце – электрический диполь, изменяющий свое положение в пространстве за время сердечного цикла. Определить напряженность поля, создаваемого диполем сердца на его оси на расстоянии r = 3 см от его центра. Дипольный момент сердца принять равным р = 1,5∙10-18 Кл∙м.

Решение

Напряженность поля вдоль оси электрического диполя определяется выражением

,

где р – дипольный момент, r – расстояние от центра диполя до рассматриваемой точки, ε0 = 8,85∙10-12 Ф/м – электрическая постоянная.

Подставляя численные значения, получим:

.

№ 1.1.4.

Определить напряженность поля, создаваемого диполем сердца на направлении, перпендикулярном его оси на расстоянии r = 6 см от его центра. Дипольный момент сердца принять равным р = 2∙10-18 Кл∙м.

Решение

Напряженность поля, создаваемого электрическим диполем на направлении, перпендикулярном его оси на расстоянии r от его центра, определяется выражением

,

где р – дипольный момент, r – расстояние от центра диполя до рассматриваемой точки, ε0 = 8,85∙10-12 Ф/м – электрическая постоянная.

Подставляя численные значения, получим:

.

№ 1.1.5.

Вычислить электроемкость тела человека, считая ее равной емкости электропроводящего шара такого же объема. Среднюю плотность тела принять равной 1000 кг/м3, масса человека m = 60 кг.

Решение

Электроемкость шара определяется выражением:

, (1)

где r – радиус шара, ε0 = 8,85∙10-12 Ф/м – электрическая постоянная. Радиус шара можно найти, используя соотношение между массой и объемом:

, (2)

где ρ – плотность тела человека, V – его объем, который для шара составляет

. (3)

C учетом (2) и (3), (1) можно записать:

.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. При проведении электростатического душа ежесекундно в 1 см3 воздуха образуется 6∙105 аэроионов. Определить потенциал ионизации молекул воздуха, если работа ионизации, необходимая для создания в 225 см3 воздуха такого же количества аэроионов за время лечебного сеанса (15 мин), составляет Дж.

2. При проведении франклинизации между электродами приложена разность потенциалов 100 кВ. Какую работу совершают силы электрического поля за один сеанс, если при этом между электродами проходит заряд q = 18 мКл.

3. Определить величину дипольного момента сердца, если напряженность поля, создаваемого диполем на его оси на расстоянии r = 4 см от его центра, составляет Е = 1,5 мВ/м.

4. На каком расстоянии от центра диполя напряженность поля, создаваемого диполем сердца на направлении, перпендикулярном его оси, составляет 3,4 мВ/м. Дипольный момент сердца принять равным р = 2∙10-18 Кл∙м.

5. Электроемкость тела человека, считая ее равной емкости электропроводящего шара такого же объема, составляет С = 30 пФ. Определить массу тела человека, принимая плотность тела ρ = 1000 кг/м3.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Магнитным потоком (потоком магнитной индукции) сквозь некоторую поверхность площадью S называется величина , где α – угол между направлением вектора магнитной индукции B и нормалью к поверхности.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную некоторым контуром, в нем возникает ЭДС индукции Е, величина которой равна , где ΔΦ – изменение магнитного потока, Δt – промежуток времени, за который это изменение произошло.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Переменным электрическим током называется ток I, изменяющийся во времени по гармоническому закону , где Imax – амплитуда колебаний тока,  – круговая частота переменного тока, ν – линейная частота. По такому же закону изменяется напряжение переменного тока: .

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

ОПТИКА СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ. ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

Поток излучения – это поток энергии световой волны, т.е. количество энергии, передаваемой волной сквозь данную поверхность за единицу времени: .

ЗРЕНИЕ Глаз как оптическая система. Световые лучи преломляются хрусталиком глаза, который представляет собой двояковыпуклую линзу. Изображение предмета, рассматриваемого глазом, формируется на сетчатке; оно является действительным, уменьшенным и перевернутым.

МИКРОСКОП Увеличение микроскопа определяется по формуле , где D – расстояние наилучшего зрения, ∆ - оптическая длина тубуса микроскопа, F1 и F2 – фокусные расстояния объектива и окуляра соответственно.

ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА Поляризованный свет – это свет, у которого вектор электрической составляющей световой волны колеблется в одной плоскости, называется поляризованным.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. ДИФРАКЦИЯ СВЕТА Под интерференцией света понимают такое наложение световых волн от когерентных источников, в результате которого образуется устойчивая картина их взаимного усиления или ослабления.

ФОТОМЕТРИЯ

Силой света называют величину, численно равную световому потоку, излучаемому источником в единицу телесного угла по заданному направлению: , где  - телесный (пространственный) угол, измеряемый в стерадианах, S – площадь части сферы радиусом r, на которую опирается данный угол.

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА

Закон Бугера: , где I0 – интенсивность света, входящего в вещество, Il – интенсивность света, прошедшего через вещество, cl – монохроматический натуральный показатель поглощения, зависящий от свойств среды, l – толщина слоя вещества. Знак (–) показывает, что интенсивность света уменьшается.